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2
第一章恒星的观测
§1.1 辐射基本知识
§1.2 恒星的距离和大小
§1.3恒星的星等
§1.4 恒星的光谱和赫罗图
§1.5双星和恒星质量
南京大学《普通天文学下》
3
§1.1 辐射基本知识
(3.1-3.5)
1.电磁辐射
● 人们获得天体信息的渠道主要有四种:
电磁辐射(electromagnetic radiation)
宇宙线(cosmic rays)
中微子(neutrinos)
引力波(gravitational wave)
电磁辐射是其中最为重要的一种
4
电磁辐射是以变化的电磁场传递能量、具有特 定波长和强度的波(波动性)。
波长范围:0.01A-30m
1 Angstrom =10- 10 m
(波长2)×(频率v)= 光速c=3×1010 cms-
5
根据波长由长到短,电磁辐射可以分为 射电、红外、光学、紫外、 X 射线和g射 线等波段,可见光又可分解为七色光。
Increasing energy
A
Increasing wavelength
0.0001 nm 0.01 nm 10 nm 1000 nm 0.01 cm 1 cm 1 m 100 m
Gamma rays
Xrays
Ultra-
violet
Infrared
Radio waves
Radar TV FM
AM
Visible light
400 nm 500 nm 600 nm 700 nm
6
电磁辐射由光子构成(粒子性)
光子的能量与频率(或颜色)有关:频 率越高(低),能量越高(低)。
E=hv,
其中Planck常数h=6.63×10-27 erg s-1
Max Planck
Albert Einstein
7
2.黑体辐射(blackbody radiation)
黑体(blackbody)
能吸收所有的外来辐射(无反射)并
全部再辐射的理想天体
黑体辐射(blackbody radiation)
具有特定温度的黑体的热辐射
大部分正常恒星的辐射可以近似地用
黑体辐射来表示
8
Planck定律
温度为T的黑体在单位面积、单位时间、 单位频率内、向单位立体角发射的能量
为
B,(T)=
B,(T)= 2h(ekr- 1)
不同温度黑体的辐射谱
9
Wien 定律
黑体辐射最强处的波长Acak与温度之间的 关系为
ZeakT=0.29(cmK)
高温黑体主要辐射短波,低温黑体主要 辐射长波。
WAVELENGTH Noter deqrees Kevin (K)= degrees Celsius [Cl+273
intensity
intensity
Example
Radiation from various objects
with different
temperatures
Infrared
Infrared Visible spectrum Ultraviolet
Frequency 6.2×1012Hz
Wavelength48μm
T=60 K
(a)
Frequency 6.2×1013Hz
Wavelength 4.8μm
103
T=600 K
(b)
Frequency 6.2×1014Hz
Wavelength 480 nm
T=6000K
103
(c)
Frequency 6.2×1015Hz
Wavelength 48 nm
10?
T=60,000K
103
10*1021010051010Frequency(H
105101610210 Wavelength inm)
10°
(d)
10?
Gas
cloud
Young
star
Sun
Cluster
10
11
同一天体在不同波
段的辐射来自不同
(温度)的区域和
物理过程
12
Example 1:
Example 1: The Sun
光学
X 射线
紫外
射电
13
Example 2: The Spiral Galaxy
Example 2: The Spiral Galaxy M81
X 射线
14
Stefan-Boltzmann定律
单位面积黑体
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